گام های نامطمئن یک کودک

▪ نگاهی به رهنورد اروپایی اگزومارس
هم اكنون سطح سیاره سرخ در سیطره دو كاوشكر شبح (spirit) و فرصت (opportunity) است، اما اسا (ESA = سازمان فضایی اروپا) تصمیم دارد رهنورد خودش را به مریخ ارسال كند تا در سطح این سیاره كاوش كند. رهنورد اگزومارس (Exomars) رهنورد روباتی چرخداری است كه شباهت زیاد به رهنوردهای ناسا دارد، اما اهداف علمی آن متفاوت است و توانایی های بیشتری دارد. اگزومارس به جای آنكه در جست وجوی وجود آب در گذشته باشد، به جست وجوی نشانه های حیات در حال حاضر یا گذشته می پردازد. اگر همه چیز مطابق پیش بینی باشد، اگزومارس در سال ۲۰۱۱ به مریخ پرتاب می شود.
اگزومارس كه بخشی از برنامه اكتشافی طولانی مدت و بلندپروازانه آرورا (Aurora به معنای شفق قطبی) سازمان فضایی اروپا است، به دنبال نشانه های حیات در مریخ خواهد بود. انجام این ماموریت نیازمند استفاده از فناوری های كاملاً جدیدی برای ساخت روبات های خودكنترل گر تمام خودكاری است كه از بهترین حسگرهای دیداری جهان استفاده می كنند.
شاید دهه چهارم همین قرن شاهد مشاركت اروپا در انجام ماموریت اعزام فضانورد به مریخ باشد. این ماموریت در صورت انجام یكی از بزرگترین ماموریت های اكتشاف فضایی خواهد بود. آرورا برنامه سازمان فضایی اروپا است كه به منظور اكتشاف منظومه شمسی صورت می گیرد كه در آن از روبات یا انسان استفاده می شود. مریخ و ماه از مهمترین هدف های این برنامه است.
ماموریت اعزام انسان به سیاره سرخ كاری دشوار و چندساله است كه انجام آن نیازمند توانایی های كاملاً جدید، همانند فضاپیماهای خودكار تجهیزات و ابزار پیشرفته و وجود ماهوار ارتباطی و موقعیت یاب شبیه به سیستم های GPS فعلی در مدار مریخ است.
هم اكنون مهندسان و دانشمندان سرگرم ساخت اولین نمونه اگزومارس هستند تا در سال ۲۰۱۱ پرتاب كنند.
اگزومارس به بررسی محیط زیست شناختی مریخ می پردازد تا مقدمات فعالیت های روباتی و در آینده دورتر ماموریت های انسانی به مریخ آماده شود. داده هایی كه از این ماموریت حاصل می شود، اطلاعات ارزشمندی برای بررسی گسترده تر برون زیستی (Exobiology) یا بررسی حیات در دیگر سیاره ها است.
مهمترین عامل این ماموریت یك رهنورد روباتی چرخدار است كه تا حدودی شبیه به رهنوردهای ناسا است، اما اهداف علمی آن متفاوت است و توانایی های بیشتری دارد. هنگامی كه در سطح مریخ پژوهش می كنیم كه محیطش نابسامان است استفاده از شیوه های قدیمی كنترل مستقیم كارآمد نیست.
این رهنورد برای تولید برق از صفحه های خورشیدی استفاده می كند و هنگام حركت روی سطح صخره ای مریخ، حدود ۱۲ كیلوگرم از ابزارها و تجهیزات علمی را با خود حمل می كند. از جمله این ابزارها می توان به سبك ترین سیستم حفاری، ابزار نمونه برداری و مجموعه ای از تجهیزات برای جست وجوی نشانه هایی از وجود حیات در گذشته و حال این سیاره اشاره كرد. با توجه به تاخیر زمانی و پیچیدگی های بسیار، اگزومارس از ابزارهای الكترواپتیك هوشمندی استفاده می كند كه محیط اطراف خود را به صورت بصری احساس می كند و با استفاده از نرم افزارهای هوشمند نصب شده در آن خودكار عمل می كند.
● كنترل خودكار: برای اسا كه مدت های طولانی ماهواره هایش را ناظران مستقر در زمین كنترل می كردند، این شیوه بهره برداری خودكار، پیشرفت مهمی محسوب می شود. مایك مك كی یكی از كنترل گرهای فضاپیما از مركز عملیات فضاپیمای اسا (ESOC) مستقر در دارمشتات آلمان می گوید: «اگزومارس نسبت به سیستم های كنترل رهنورد مستقر در زمین از چند جنبه به فناوری های كاملاً نویی نیاز دارد و صرف بهبود آنچه كه امروزه داریم كفایت نمی كند.» مهندسان اسا تاكنون بر ماموریتی كه در آن فضاپیمایی بر سطح سیاره ای دیگر فرود آید، نظارت نداشته اند؛ هویگنس - كه در سال ۲۰۰۵ با موفقیت بر سطح تیتان فرود آمد - یك كاوشگر جوی بود نه یك فرودگر، هر چند مدت كوتاهی پس از رسیدن به سطح تیتان نیز به كارش ادامه داد.
● وظایف روبات: برای نمونه در یكی از عملیات خودكار رهنورد، كنترل گرهای مستقر در زمین به رهنورد فرمان می دهند كه در یك محدوده كه از لحاظ علمی جالب است و بین ۵۰۰ تا دو هزار متر وسعت دارد به كاوش های علمی از قبیل حفاری نوك سطح برای جمع آوری خاك و جست وجوی نشانه های حیات بپردازد. اما تصمیم گیری در مورد جزئیات كار و حركت با خود رهنورد است.
این رهنورد با استفاده از یك دوربین سه بعدی سطح زمین را كاوش می كند. رهنورد با استفاده از این دوربین یك مدل دیجیتال از سطح مریخ تهیه می كند و در نتیجه مكان خود را درك می كند و پس از آن با انجام شبیه سازی، بهترین مسیر حركت را پیدا می كند. رهنورد برای یافتن بهترین مسیر وضعیت فعلی، موانع و ملاحظات هزینه - فایده را در نظر می گیرد. باب جیسون رئیس بخش فضاپیما و عملیات اكتشافی اسا می گوید: «از آن پس رهنورد برای رفتن به سمت هدفش تصمیم می گیرد.»
● مزیت های اگزومارس: اگزومارس به عنوان نسل بعدی روبات ها از درس هایی كه نسل فعلی روبات و از جمله رهنوردهای كاشف مریخ ناسا آموخته اند، استفاده می كند. جیسون در این مورد می گوید: «از اینكه در تلاشیم تا از تجربه سازمان همتای خود بیاموزیم، شرمنده نیستیم. اگزومارس نیازمند تغییر در فرهنگ است، ما باید واقعاً مفهوم عملیات بین رشته ای را گسترش دهیم.»
توانایی های خودكار: جیسون می گوید: «طراحی سیستم های كنترل زمینی به اهداف علمی و عملیاتی رهنورد بستگی دارد كه هنوز نهایی نشده است، به همین دلیل سیستم های زمینی هنوز مراحل تكوین خود را می گذرانند. در اصل مبانی كار سنجش از دور و فرماندهی از دور همین روش های فعلی است، اما توانایی های جدیدی به آن خواهیم داد تا رهنورد بتواند عملیات خودكارش را انجام دهد.
سیستم های كنترل زمینی حداقل به تجهیزات محاسبه ای نیاز دارد تا نمایش شبیه سازی سه بعدی و دیجیتال رهنورد از سطح مریخ، طراحی راه و مسیر حركت و شیوه انجام عملیات علمی را نشان دهد. رینولد برتراند یكی از مهندسان طراح اسا می گوید: در سطح مریخ كه محیطی نابسامان دارد و تاخیر زمانی سیگنال های ارسالی زیاد است، استفاده از شیوه های كنترل مستقیم قدیمی اصلاً كارآمد نیست. در اگزومارس نیازمند یك تغییر در فرهنگ هستیم. باید «كودك را به حال خودش رها كنیم تا خودش گام بردارد.»

www.universetoday.com
ترجمه: سلیمان فرهادیان

منبع : روزنامه شرق